Mejora clave en relojes atómicos al reducir el ruido cuántico

Cada vez que usted mira la hora en su teléfono móvil, realiza una transacción bancaria por internet o usa una aplicación de navegación, típicamente depende de la precisión de los relojes atómicos.

Un reloj atómico mide el tiempo basándose en el “tictac” de los átomos, que de manera natural oscilan siguiendo frecuencias muy estables. Los relojes atómicos actuales funcionan tomando como referencia dicha frecuencia en átomos de cesio, que laten más de diez mil millones de veces por segundo. Cada uno de esos latidos es rastreado con precisión mediante láseres especiales.

Ya se trabaja en relojes atómicos de nueva generación que se basan en átomos con un tictac aún más rápido, como el de iterbio, que pueden ser vigilados con láseres a frecuencias más altas. Si se mantienen estables, los relojes atómicos de nueva generación podrían registrar intervalos de tiempo aún más precisos, hasta 100 billones de veces por segundo. Pero lograr la estabilidad necesaria ha sido un problema insoluble, hasta ahora.

Unos físicos han descubierto una forma de mejorar la estabilidad de los relojes atómicos ópticos reduciendo el “ruido cuántico”, una limitación fundamental de las mediciones que se debe a los efectos de la mecánica cuántica, que “oscurece” las oscilaciones puras de los átomos.

Además, este equipo ha descubierto también que un efecto del láser de un reloj sobre los átomos, previamente considerado irrelevante, puede utilizarse para estabilizar aún más el sistema.

El logro es obra de un equipo integrado, entre otros, por Vladan Vuletić y Leon Zaporski, del Centro de Átomos Ultrafríos, entidad mixta de la Universidad Harvard y del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en Estados Unidos todas estas instituciones.

Vladan Vuletić con miembros de su grupo de física atómica experimental. De izquierda a derecha: Matthew Radzihovsky, Leon Zaporski, Qi Liu, Vladan Vuletić y Gustavo Velez. (Foto: Melanie Gonick / MIT. CC BY-NC-ND 3.0)

Vuletić, Zaporski y sus colegas exponen los detalles de su innovación en la revista académica Nature, bajo el título “Quantum-amplified global-phase spectroscopy on an optical clock transition”. (Fuente: NCYT de Amazings)